電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課程名稱：任課教師：開課系部：授課班級：開課教研室：電力電子技術自控系自控教研室開課學期：20xx～20xx學年度第一學期0/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱緒論、§1.1電力電子課次第（1）次課課型理論（√）；實驗（）；實習（）；、器件概述、§1.2電力二極管課時2實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）了解本課程的基本內容及本課程在專業課中的作用；了解電力電子技術的教學目標發展、應用和分類。了解電力二極管的工作原理、基本特性和主要參數；了解晶閘管的結構，掌握晶閘管的導通條件、關斷條件及門極的作用；重點：明確本課程在專業課學習中的作用和地位；晶閘管的工作原理、工重點、難點及解決方法作特性難點：晶閘管的雙晶體管理論一、緒論1、本課程在專業課學習中的作用和地位2、電力電子技術的概念3、電力電子技術的發展史4、電力電子技術的應用二、電力電子器件概述1、電力電子器件教學基本內容及教學設計2、電力電子器件的分類三、電力二極管1、工作原理；2、基本特性；3、主要參數四、晶閘管1、晶閘管的結構；2、工作原理教學方法教學手段講授法課外學習安排復習電子技術課程中的二極管、三極管內容；預習電力二極管參考資料電力電子技術浣喜明高等教育出版社2004.08學習效果評測課外學習指導安排1/83電力電子技術教案講稿教學后記遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注2/83電力電子技術教案講稿一、緒論1、本課程在專業課學習中的作用和地位→變流→系統組織上課（2分鐘）供電專業基礎課：電路原理、電子技術、電機拖動、變流、自控原理、PLC等專業課：電力傳動控制系統、供電、DCS、檢測技術2、電力電子技術的概念理論教學（43電力電子技術是應用于電力領域的電子技術。就是利用電力電子器件對分鐘）電能進行變換和控制的技術。包括電壓、電流、頻率、波形和相數的變換。1）整流器：把交流電壓變為固定的或可調的直流電壓。(ACDC)2）逆變器：把固定直流電壓變為固定的或可調的交流電壓。(DCAC)3）斬波器：把固定直流電壓變為可調直流電壓。(DCDC)4）交流調壓器：把固定交流電壓變為可調的交流電壓。(ACAC)5）變頻器：把固定的交流頻率變為可調的交流頻率。3、電力電子技術的發展1）晶閘管：2）全控型器件：門極可關斷晶閘管（GTO）；電力雙極型晶體管（BJT、GTR）；電力場效應晶體管（電力MOSFET）3）復合型器件：絕緣柵極雙極型晶體管（IGBT）；MOS控制晶閘管（MCT）；集成門極換流晶閘管（IGCT）；4）功率集成電路（PIC）4、電力電子技術的應用1）工業應用：如調速、直流電源、中高頻感應加熱電源等；2）交通運輸二、電力電子器件概述1、電力電子器件?電功率的大小是其最主要的參數?一般工作在開關狀態?由信息電子電路來控制?自身的功率損耗較大，一般要考慮器件的散熱2、電力電子器件的分類按照電力電子器件控制電路信號的程度分：?不可控型器件：電力二極管?半控型器件：晶閘管?全控型器件（自關斷器件）：按照控制信號的性質分：?電流驅動型：GTR、GTO?電壓驅動型：電力MOSFET、IGBT按照器件內部載流子參及導電的情況分為：?單極型器件：電力MOSFET、靜電感應晶體管（SIT）?雙極型器件：電力二極管、晶閘管、GTO、GTR、靜電感應晶閘管（SITH）?復合型（混合型）器件：IGBT、MCT遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注3/83電力電子技術教案講稿三、電力二極管1、工作原理：及普通二極管相同2、基本特性：靜態特性和動態特性3、主要參數：復習相關知識（5分鐘）正向平均電流I、正向壓降UF、反向重復峰值電壓URRM等FAV（）四、晶閘管1、晶閘管的結構：四層三端半導體器件晶閘管是一種大功率的四層三端半導體器件。四層：由P、N、P、N四層半導體組成，依次構成三個PN結。三端：有三個接線端子（電極），即陽極A、陰極K、門極G其內部結構和符號如圖所示理論教學（40分鐘）AAKp1nG1Gp2n2符號K晶閘管的內部結構2、晶閘管的外形常用晶閘管的外形有螺栓式和平板式兩種，其優缺點如下：螺栓式：安裝、更換方便，但散熱效果差。平板式：散熱效果好，但安裝、更換比較麻煩。3、基本特性：靜態特性：?晶閘管導通條件：應同時具正備向陽極電壓和正向門極電壓。?晶閘管關斷條件：陽極電流小于管子的維持電流。?具體實現方法：①陽極電壓減小到零或加反向電壓。大回路負載電阻。?晶閘管導通以后門極失去作用。②增遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱§1.3晶閘管4/83電力電子技術教案講稿課次第（2）次課課時2課型理論（√）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）教學目標掌握晶閘管的工作特性和主要參數重點、難點及解決方法重點：晶閘管的工作原理、工作特性和主要參數晶閘管的伏安特性晶閘管的主要參數?額定電壓UTn?額定電流IT(AV)教學基本內容及教學設計?門極觸發電流IGT和門極觸發電壓UGT?通態平均電壓UT(AV)?維持電流I及掣住電流ILH（平均值、有效值、波形系數的計算）晶閘管的型號教學方法講授法教學手段實物課外學習安排作業3道題參考資料電力電子技術浣喜明高等教育出版社2004.08學習效果評測主要內容下次課以提問方式進行復習，要求通過作業掌握課外學習指導安排教學后記遼寧冶金職業技術學院講稿5/83電力電子技術教案講稿教學內容備注1、晶閘管的結構：四層三端半導體器件2、晶閘管的外形3、基本特性：組織上課，點名（2分鐘）復習（5分鐘）ia正向特性理論教學（33IG1IG2IG00分鐘）IHUURRMR0uaOUUUDRMUB0B2B1反向特性晶閘管的伏安特性圖中：UB0——正向UDSM——正向UDRM——正向阻斷重復峰值電壓；等于90%UDSMUR0——反向URSM——反向URRM——反向重復峰值電壓；等于90%URSM轉折電壓阻斷不重復峰值電壓擊穿電壓不重復峰值電壓動態特性：?開通過程?關斷過程4、主要參數電壓定額、電流定額、動態參數；（平均值、有效值、波形系數的計算）1）晶閘管的?晶閘管的額定電壓UTn是取UDRM和URRM中較小的一個。?選擇晶閘管的壓時應考慮安全余量（2~3倍），即選實際工作時壓的2~3倍。額定電壓UTn額定電最大電2）晶閘管的額定電流I晶閘管的額定電流用一定條件下的最大通態平均電流來標定。T(AV)平均值波形在一個周期內的平均值1tdtIIsin()Imd2m0遼寧冶金職業技術學院講稿6/83電力電子技術教案講稿教學內容備注有效值，即為“方均根”12(Imsint)d(t)IIm220波形系數：有效值及平均值之比為波形系數。理論教學（50分鐘）注意：Id、IdT、IT(AV)及I、IT、ITn的區別Id：負載電IdT：晶閘管平均電IT(AV)流平均值I：負載電IT：晶閘管有效電ITn：晶閘管的額定電流有效值流有效值流流：晶閘管的額定電流（舉例）3）門極觸發電流I和門極觸發電壓UGTGT壓時，在室溫下，晶閘管施加6V正相陽極電使元件完全開通所必須的最小門極電流，稱為門極觸發電流，對應于門極觸發電流時的門極（觸發）電壓，稱為門極觸發電壓。4）通態平均電壓UT(AV)晶閘管通以額定電流時，陽極和陰極間電壓降的平均值，稱為通態平均電壓（管壓降）。5）維持電流I及掣住電流ILH維持電流IH：使晶閘管維持通態所必須的最小陽極電流。掣住電流I：晶閘管從斷態轉入通態，并且移除觸發信號后能維持通態所L必須的最小電流。一般IL=(2~4)IH。5、型號K字母數字-數字字母通態平均電壓組別壓等級（乘100即為額定電壓）額定電額定電流P：普通型；K：快速型；S：雙向型；N：逆導型；G：可關斷型表示閘流特性遼寧冶金職業技術學院教案7/83電力電子技術教案講稿課題名稱§1.4全控型電力電子器件課次第（3）次課課型理論（√）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課課時2（）；討論（）；其他（）認識典型全控型器件，如GTO、GTR、IGBT等，重點掌握器件的工作特性和主要參數教學目標重點、難點及解決方法重點：器件的工作原理、工作特性和主要參數。一、門極可關斷晶閘管（GTO）1、結構和工作原理2、GTO的動態特性3、GTO的主要參數二、電力晶體管（GTR）1、結構和工作原理2、GTR的基本特性：靜態特性和動態特性3、GTR的主要參數教學基本內容及教學設計三、IGBT1、IGBT的結構和工作原理2、IGBT的基本特性：靜態特性和動態特性3、IGBT的主要參數4、IGBT的鎖定效應教學方法教學手段講授法課外學習安排自學典型全控型器件的相關內容參考資料電力電子技術浣喜明高等教育出版社2004.08學習效果評測課外學習指導安排教學后記遼寧冶金職業技術學院講稿8/83電力電子技術教案講稿教學內容備注一、門極可關斷晶閘管（GTO）?GTO是一種具有自關斷能力的閘流特性功率半導體器件。?既具有普通晶閘管的耐壓高、電點，如具有自關斷能力、頻率較高、使用方便等。組織上課，點流大的優點，又具有GTR的一些優名（2分鐘）?主要應用在大功率直流斬波調速、變頻調速、逆變電源等領域。1．GTO的結構及工作原理GTO的結構及普通晶閘管相似，也是PNPN四層三端半導體器件，三端A、G和K分別表示GTO的陽極、門極和陰極。及普通GTO（30分鐘）晶閘管不同的是，可以從門極抽出電流而使其關斷。AGTO的觸發導通原理及普通晶閘管相似，當陽極加內容主要以自學為主正向陽極電壓、門極加觸發信號后可使GTO觸發導通。因此，通過門極加正觸發信號使GTO觸發導通，通過門極加負觸發信號使GTO關斷。GKGTO的符號2．GTO的主要特性GTO的陽極伏安特性及普通晶閘管相似GTO的動態特性如圖所示，由圖可以看出，GTO的開通時間包括延ton遲時間t和上升時間t，其大小取決于r器件特性、門極電流上升率以及門極d信號的幅值大小。GTO的關斷過程包含三個時間區間，即存儲時間t、下降s時間t和尾部時間t，其中存儲時間t和下降時間t的和定義為關斷時間t。ftsfoffiGOtiAtdtrtstfttI90%IAA10%IAtt01t2Ot3t4tt56tGTO開通和關斷的電流波形3．GTO的主要參數GTO的基本參數及普通晶閘管大多相同，不同的主要參數敘述如下：（1）最大可關斷陽極電流IATO即管子的銘牌電流，在實際應用中，它受如下因素的影響：門極關斷負電流波形、陽極電壓上升率、工作頻率及電路參數的變化等。（2）電流關斷增益off為最大可關斷陽極電流及門極最大負電流I之比。表示GTO的IATOGMoff關斷能力，值越大，說明門極電流對陽極電流的控制能力愈強。off遼寧冶金職業技術學院講稿9/83電力電子技術教案講稿教學內容備注二、電力晶體管（GTR）?GTR是一種雙極型大功率晶體管，因此也稱為功率晶體管或雙極型晶體管（BJT）。內容主要以自學為主?具有控制方便、開關時間短、通態壓降低、高頻特性好等優點；?因此廣泛應用在交直流調速、不間斷電源、中頻電源以及家用電器等中小容量的變流裝置中。在中小功率應用方面，是取代晶閘管的自關斷器件之一。GTR（30分鐘）1、結構和工作原理常用的電力晶體管有單管、達林頓管和達林頓晶體管模塊三大系列。1）單管GTR：結構有PNP和NPNC集電極E發射極C兩種。要求有足夠大的容量（大電流、高電壓）、適當的增益、較高的開關速度和較低的功率損耗等，因此在GTR的制造過程中采取了特殊的措施以保證功率B基極BE應用的需要，如擴大結片的面積、采用特殊形狀的管芯圖形、精細結構等制造工藝。PNPNPNGTR符號示意圖2）達林頓結構的GTR：解決單管GTR的電流增益較低的問題。達林頓GTR由兩個或多個晶體管復合而成，可以是PNP型也可以是NPN型，其性質由驅動管決定。及單管GTR相比，達林頓GTR提高了電流增益，但飽和壓降增加，且開關時間增加。實用達林頓電路是將達林頓結構的GTR、穩定電阻R1、R2、加速二極管VD1和續流二極管VD2等制作在一起。3）GTR模塊：作為大功率開關應用最多的還是GTR模塊。為了改善器件的開關過程和并聯使用方便，中間級晶體管的基極均有引線引出。2．GTR的主要特性GTR的主要特性可分為靜態特性和動態特性。靜態特性中主要分析典型的雙極型晶體管集電極輸出特性，即I集電極伏安特性，分為四個區域：截CI臨B4止區、放大區、臨界飽和區、飽和區。GTR作為開關使用時，交替工作在飽和區和截止區，在狀態轉換必須快速地通過放大區和臨界飽和區。飽和區界飽和IIIB3B2放大區區IB增加B1I=0BGTR的動態特性主要指開關特性。GTR的開通時間t、關斷時間t截止區OUCEonoffGTR共射極電路的輸出特性曲線及集電極電壓上升率du/dt是動態過程中的重要參數。一般開通時間比關斷時間短，容量越大，開關時間也越長，但仍比快速晶閘管短。為了抑制過高的du/dt對GTR的危害，使用時可在集-射極之間并聯阻容緩沖電路。遼寧冶金職業技術學院講稿10/83電力電子技術教案講稿教學內容備注3．GTR的額定參數GTR的額定參數主要包括最高電壓額定值、最大電流額定值和最大散耗功率。（1）最高電壓額定值最高電壓額定值即最高集電極電壓額定值，它的大小不僅及器件本身的特性有關，而且還取決于基極回路的接線方式。下圖所示為GTR的不同接線方式，對應的最高電壓額定值用、BU、BU、BU和BU表BUCEOCESCERCERCEXCBO示，一般情況下：BUBUBUBUCESBUCEXCBOCEOBUBUBUBUBUCEOCESCERCEXCBOGTR的不同接線方式在GTR產品目錄中BU作為電壓額定值給出，實際應用時必須考慮一CEO定的裕量，GTR的電壓額定應滿足BU(2~3)UMCEO式中U為GTR實際承受的最高電壓。M（2）最大電流額定值ICM最大電流額定值即允許流過集電極的最大電流值。為了提高GTR的輸出功率，集電極輸出電流應盡可能地大，但是集電極電流大，則要求基極注入的電流大，這將會使GTR的電氣性能變差，甚至損壞器件。因此在實際應用電路中，為了確保使用的安全及穩定，GTR的最大電流額定值應滿足I(2~3)ICMCP式中I為流過GTR的電流峰值。CP同樣，基極電流也有最大額定值的規定，常用I表示，通常取BM。I(1/2~1/6)IBMCM（3）最大散耗功率PCM最大散耗功率P是指GTR在最高允許結溫時所對應的散耗功率，它受CM結溫的限制，其大小由集電極工作電壓和集電極電流的乘積決定。由于這部分能量將轉化為熱能并使GTR發熱，因此，GTR在使用中的散熱條件是十分重要的。遼寧冶金職業技術學院講稿11/83電力電子技術教案講稿教學內容備注三、IGBT?IGBT是一種復合型器件。內容主要以自?它將MOSFET和GTR的優點集于一身，既具有輸入阻抗高、工作學為主速度快、熱穩定性好和驅動電路簡單、驅動電流小等優點，又具有通態電壓低、耐壓高和承受電流大等優點。?在電機控制、中頻和開關電源以及要求快速、低損耗的領域，IGBT已逐步取代功率MOSFET和GTR。1．IGBT的結構及工作原理IGBT是在功率MOSFET的基礎上增加了一個P+層發射極，形成PN結J1，并由此引出集電極C，柵極G和發射極E。IGBT（30分鐘）E發射極G柵極CCN溝道+GGUUID-dr+-J1N+N-體區EJP3漂移區+RJJN-drC2G緩沖區-N+P+注入區P溝道1EEC集電極a)b)c)IGBT示意圖a)IGBT結構剖面圖b)N-IGBT的等效電路c)圖形符號IGBT的開通和關斷是由柵極電壓來控制的。柵極施以正電壓時，MOSFET內形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而使IGBT導通。此時，從P+區注入到N-區的空穴對N區進行電-導調制，減小N-區的電阻Rdr，使高耐壓的IGBT也具有低的通態壓降。在柵極上施以負電壓時，MOSFET內溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT關斷。2．IGBT的工作特性IGBT的工作特性包括靜態特性和動態特性。1）靜態特性主要有輸出特性和轉移特性。輸出特性表達了集電極電流I及集射極電壓U之間的關系，分正向阻CEC斷區、飽和區、放大區（有源區）。飽和導通時管壓降一般為2~5V。IGBT輸出特性的特點是集電極電流I由柵射極電壓U控制，U越大I越大。CGEGEC在反向集射極電壓作用下器件呈反向阻斷特性。IGBT的轉移特性表示了柵射極電壓U對集電極電流I的控制關系。在GEC大部分范圍內，I及U呈線性關系，只有當U接近開啟電壓U時才呈GE(th)CGEGE非線性關系。所以最大柵射極電壓應受最大集電極電流I得限制，最佳值CM為。U15VGE2）IGBT的動態特性也稱開關特性，包括開通和關斷兩個部分。IGBT的的開通時間t由開通延遲時間和電流上升時間兩部分組ttond(on)r成，通常開通時間為（0.5~1.2）s。開通延遲時間：是指從驅動電壓U上升到其幅值電壓的10%的時td(on)GE12/83電力電子技術教案講稿刻起，到集電極電流升到其幅值的10%的時刻止的這段區間；上升時間：集電極電流從其幅值的10%升高到其幅值的90%所需的時tr間為。IGBT的關斷過程是從正向導通狀態轉換到正向阻斷狀態的過程，關斷時間也是由關斷延遲時間和電流t下降時間t兩部分組成。toffd(off)f關斷延遲時間：是指從驅動電壓U下降到其幅值電壓的90%的時td(off)GE刻起，到集電極電流降到其幅值的90%的時刻為止的這段區間；下降時間：是指集電極電流從其幅值的90%降低到其幅值的10%所需tf的時間。在下降時間t內，集電極電流的波形分為和t兩段，對應于IGBTttffi1fi2fi1內部MOSFET的關斷過程，在這段時間內集電極電流下降較快；對應于tfi2IGBT內PNP晶體管的關斷過程。通常關斷時間為（0.55~1.5）s。3．IGBT的主要參數（1）集射極擊穿電壓BU是由器件內部的PNP晶體管所能承受的擊CES穿電壓確定的，它決定了IGBT的最高工作電壓。UGEUGEM90%U（2）開啟電壓U是GEGE(th)IGBT導通所需的最低柵射極電10%U壓，它隨溫度升高而下降。GEOt（3）通態壓降U通態壓iCCE(on)降U決定了通態損耗，通常CE(on)ICM90%IIGBT的通態壓降為2~3V。CMtd(on)td(off)tftr（4）最大柵射極電壓Utfi1tfi2GES為了限制故障情況下的電流和確10%ICM保長期使用的可靠性，應將柵射極OtontofftuCE電壓限制在20V以內，一般取15VUCEM左右。tfv1tfv2（5）集電極連續電流和峰IC值電流集電極流過的最大連IUCE(on)CM續電流I即為IGBT的額定電流，O在不超過額定結溫的情況下，通常tC圖4-20IGBT的動態特性峰值電流為I額定電流的CM2倍左右。4．IGBT的鎖定效應當集電極電流I大到一定程度時，NPN晶體管因過高的正偏置而導通，C造成寄生晶閘管開通，導致IGBT柵極失去控制作用，這就是鎖定效應，也稱為擎住效應。因I過大而產生的鎖定效應稱為靜態鎖定。此外，在關斷過C程中由于過大而產生的鎖定效應稱為動態鎖定，這種現象在負載為電du/dtCE感性時更容易發生。為了避免IGBT發生鎖定現象，必須規定集電極最大電流，由于動態ICM鎖定所允許的集電極電流比靜態鎖定時要小，所以廠家所規定的值是根ICM據避免動態鎖定而確定的。在設計時要考慮一定的安全裕量，保以證電流不超過I。CM13/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱單相可控整流電路課次第（4、6、9）次課課時6課型理論（√）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）熟悉各種單相可控整流電路，明白負載性質對整流電路性能的影響；掌握教學目標單相相控整流電路在不同性質負載下的工作原理，控制角移相范圍，電流有效值、平均值的計算；重點：單相相控整流電路在不同性質負載下的工作原理；有效值、平均值重點、難點及解決方法的計算；難點：不同負載整流電路波形分析一、單相半波可控整流電路電阻性負載、電感性負載、大電感性負載（接續流二極管）（電路圖、工作原理、波形分析、電壓電流計算）二、單相全波可控整流電路電阻性負載、電感性負載、大電感性負載（接續流二極管）（電路圖、工作原理、波形分析、電壓電流計算）三、單相全控整流電路教學基本內容電阻性負載、大電感性負載、反電動勢負載及教學設計（電路圖、工作原理、波形分析、電壓電流計算）四、單相半控整流電路大電感性負載、大電感性負載（接續流二極管）（電路圖、工作原理、波形分析、電壓電流計算）教學方法講授法教學手段課外學習安排作業題5道；思考題2道參考資料電力電子技術高等教育出版社2004.08學習效果評測作業、上課提問、測驗方式課外學習晚自習輔導答疑指導安排教學后記14/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注一、單相半波可控整流電路（一）電阻性負載1、電路圖組織上課，點名（2分鐘）VTid理論教學（45分鐘）uuTUd1u2Rd機動（3分鐘）2、整流原理（1）晶閘管導通狀態此時必須滿足：a.u2為正半波（正向陽極電壓）。b.有觸發脈沖（正向門極電壓）。晶閘管導通時有如下關系：ud=u2,uT=0,id=ud/Rd（2）晶閘管截止狀態共有以下兩種情況：U2a.u2為正但無觸發脈沖。b.u2為負。t0此時有如下關系：ud=0,id=u/R=0,u=u2ddT3、波形分析：根據如上分析，可畫出波形如圖所示ugtudidttuT15/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注4、兩個重要角度和：從晶閘管承受正向陽極電壓開始到晶閘管導通之間的電角度用表示，稱為控制角（或移相角）。：晶閘管在一個周期內導通的電角度用表示，稱為晶閘管的導通角。5、平均電壓Ud及Ud/U2及的關系121cosU2U2sintd(t)0.45U2d20.451cosUdU226、有效電壓121UtdtU2(2sin)()sin22U2247、平均電流、有效電流及波形系數平均電流I：d1cosU2IUd0.45d2RRdd有效電流I：波形系數kf：2UU21sin2IRR4ddsin22()kI2(1cos)fId當=0時kf=1.578、變壓器二次側供給的有功功率、視在功率及功率因數有功功率：P=I2Rd=UI視在功率：S=U2I功率因數：41sin22PUIU=0時，cos最大cosSU2IU2為0.70716/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注（二）電感性負載1、電路圖uTu理論教學（47分鐘）U1LuU2duR2、整流原理及波形分析u2=uT+u=u+uL+uRdT0≤t<t1①當VT截止，ud=0，uT=u2，id=0②當t=t1時晶閘管開始導通；③t1≤t<t2VT導通，此時有：ud=u2，uT=0，idR1(u2eL)R1d(u2Lddtdi)從零上升；d④t=t2時，id達到最大⑤t2＜t≤t3此時：ud=u2，uT==0，id逐漸下降ut2tt4t12⑥t3＜t<t4此時由于eL的作用，繼續維持晶閘管導通，eL正的在減少，u2負的在增大.ud=u2tt3euu⑦t=t4此時管關斷，id=0晶閘gl2tt⑧t4＜t<t5晶閘管截止，u=0uT=u2id=0udduTttid17/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注（三）大電感性負載（接續流二極管）1、電路圖2、整流原理及波形分析當電感足夠大時，流過負載的電流波形作業（3分鐘）i可以看成一條直線，如圖所示d3．計算關系式①②θT為晶閘管的導通角③為二極管的導通角DIi2d(t)2d1ID22d④Ii2d(t)2d12IdTttudTidtiDDttiT18/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注二、單相全波可控整流電路（一）電阻性負載1、電路圖組織上課，點名（2分鐘）idVT1iT1uuRdd理論教學（48分鐘）T1uu21uuT22iT2VT22、整流原理及波形分析u2正半波時可觸發VT1導通u2負半波時可觸發VT2導通波形如右圖所示u2t3、計算電壓、電流值11cosUu2d(t)0.9U2d2u1g12tt1UU2sin22udId=Ud/RdI=U/RduT1tt0.45(1cos)12iT12SinKf全波I1Kf半波2Id19/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注（二）電感性負載1、電路圖2、整流原理及波形分析①當0°≤α≤90°時，每一個晶閘管導通半個周期。α＝90°時（電感較大），此時Ud=0③當90°＜α時,負載上得到斷續的電流波形②當理論教學（48,每個晶閘管的導通角為分鐘）(2л-2α),此時,Ud=0結論:①單相全波可控整流電路負載為電感性負載時,移相范圍為(0°~90°)②Ud計算公式為12U2sintd(t)0.9U2cosUd布置作業（2分鐘）udu2ttiT1ttug121iT2tudiDtttididt電感性負載大電感性負載加續流二極管20/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注三、單相全控橋式整流電路（一）電阻性負載1、電路圖組織上課，點名（2分鐘）VT1VT3VT2VT4U2Ud理論教學（48分鐘）2、工作原理及波形分析.VT1VT4同時加脈沖VT2VT3同時加脈沖VT1VT2共陰極連接VT3VT4共陽極連接3、計算公式U2tu1.42.31.4gttudiduT1t21/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注（二）大電感性負載1、電路圖2、波形分析udt理論教學（45分鐘）i作業（5分鐘）dtttiT1iT4iT2iT3（三）反電動勢負載1、電路圖2、工作原理及波形u2E時，觸發對應的晶閘管才能使之導通，此時有uu(1)只有d2u2(2)當E時晶閘管截止，此時有ud=E，id=0udEttU2id22/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注四、單相半控橋式整流電路（一）大電感性負載1、電路圖2、工作原理及波形分析（1）u2為正半波時，VT1承受正壓a.VT1無脈沖時，ud=0組織上課，點名（2分鐘）b.VT1有脈沖時，uT1=0（2）u2為負半波時，VT2承受正壓由于負載是大電感性負載，電流波u2形(id)為一直線保證電流連續，波形如圖所示t3、電路的工作特點晶閘管在觸發時刻換流理論教學（48分鐘）二極管則在電源過零時刻換流ug121ttuduT1tiT1iT2iD1iD2idtttttti223/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注（二）大電感性負載接續流二極管時1、電路圖2、工作原理及波形分析u23電流值計算公式晶閘管導通角T=-由波形圖可以得到t理論教學（45分鐘）2IIdTIdT2dud作業（5分鐘）t2IIIdT2Td2I2II2dddIdDDuT1tt續流二極管承受的最大反向電壓為2U2iiT1D2iiT2D1ttiDi2t24/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱三相半波可控整流電路課次第（8）次課課時2課型理論（√）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）使學生掌握三相半波相控整流電路的工作原理；不同負載性質、不同控制教學目標的工作情況分析；續流二極管的作用；平波電抗器的作用重點、難點及重點：三相相控整流電路角時在不同性質負載下的工作原理；解決方法難點：不同負載整流電路波形分析三相半波相控整流電路的工作原理；不同負載性質、不同控制角時的工作情況分析；續流二極管的作用；平波電抗器的作用教學基本內容及教學設計教學方法教學手段講授法課外學習安排作業題3道；思考題1道參考資料電力電子技術浣喜明高等教育出版社2004.08學習效果評測作業、上課提問、測驗方式晚自習輔導答疑課外學習指導安排教學后記25/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注三相半波可控整流電路三相交流電組織上課，點名（2分鐘）u2USintA2u2USin(t120)2USin(t120)B2uC2uAuBuC畫法理論教學（45分uABuBCuuuuAC畫法鐘）CABACB（一）電阻性負載VT1VT2AB1、電路圖id機動（3分鐘）RdVT3Cud晶閘管共陰極連接2、工作原理及波形分析(1)α=0的點是對應的自然換流點(2)波形分析如下a.0o<α≤30o時Ud=1.17U2cosudABCAtugtub.30o<α≤150o時T1t1cos(30)U1.17Ud23uuACABudABCA∴移相范圍(0o,150o)tugt26/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注（二）大電感性負載當α≤30o時，Ud波形及純電阻時一樣。當α>30o時1、電路圖VT1VT2ABid理論教學（45分鐘）VT3RdCud布置作業（5分鐘）2、工作原理及波形分析3、公式（1）Ud=1.17U2cosId=Ud/Rdφ（2）IdT=Id/3（3）移相范圍：0o≤<90o（4）晶閘管承受的最大電壓為：U6UTM2udABCABtugtidtiT1iT3iT1iT2iT327/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱三相橋式可控整流電路課次第（9-10）次課課時4課型理論（√）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）使學生掌握三相橋式相控整流電路的工作原理；不同負載性質、不同控制教學目標角時的工作情況分析；重點、難點及重點：三相橋式相控整流電路在不同性質負載下的工作原理；解決方法難點：不同負載整流電路波形分析一、三相橋式全控整流電路1、電路圖2、工作原理及波形分析3、對觸發脈沖的要求教學基本內容及教學設計教學方法教學手段講授法課外學習安排作業題5道；參考資料電力電子技術浣喜明高等教育出版社2004.08學習效果評測作業、上課提問、測驗方式課外學習晚自習輔導答疑指導安排教學后記28/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注一、三相橋式全控整流電路1、電路圖（1）晶閘管接法有兩組：共陰極組（1，3，5），共陽極組（4，6，2）。組織上課，點名（2分鐘）135ABCud（2）要使負載上有電流流過，則必須使共陰極組和共陽極組中分別有一組）導通。個（不在同一624理論教學（48分鐘）2、工作原理及波形分析（1）共陰極組的自然換流點在a,c,e,g，即對應的=0的點；共陽極組的自然換流點在對應的b,d,f,h點。兩組的自然換流點對應相差60o。（2）每個晶閘管導通角為120o。a~b區間：A為正，B為負，1和6導通，ud=uABb~c區間：A為正，C為負，1和2導通，ud=uACc~d區間：B為正，C為負，3和2導通，ud=uBCd~e區間：B為正，A為負，3和4導通，ud=uBAe~f區間：C為正，A為負，5和4導通，ud=uCAf~g區間：C為正，B為負，5和6導通，ud=uCB波形如圖所示udα=0oABCABegactbdfhug1tug2ug3tttttug4ug5ug6udt29/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注udα=30oABCABtuuuuuuuABACBCBACACBABudttuT1uuABACtu2α=60oABCABtuuuuuuuBAudABACBCCACBABtt30/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注u2α=90o理論教學（45分ABCAB鐘）t布置作業（5分鐘）uuuuuuuCAudABACBCBACBABtt由上圖可知:（1）當α≤60o時，ud為正值。（2）當60o<α<90o時，ud出現負值，但ud為正（3）當α=90o時，u=0d（4）當α=120o時，ud波形雜亂3、對觸發脈沖的要求（1）晶閘管觸發導通順序1→2→3→4→5→6→1（2）觸發脈沖必須滿足a.寬脈沖（寬度大于60）b.雙窄脈沖（間隔為60）4、總結（1）計算公式U=2.34Ucos0o≤α≤90o時（大電感）d2φ（2）Tmax2U2（大電感）U（3）大電感性負載：移相范圍為0o~90o電阻性負載：移相范圍為0o~120o31/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注二、三相橋式半控整流電路1、電路圖特點：共陰極組由晶閘管組成在觸發后進行換流（理論教學（50分α）共陰極組由二極管組成，鐘）總是在自然換流點換流1365ABudC242、工作原理及波形分析（1）α=0o時，晶閘管在自然換流點換流，此時及三相全控橋α=0時輸出電o壓波形一樣，即Ud=2.34U2φ（2）0<α≤60時oo0o<α≤60oudABCABtuABuACuBCuBAuCAuCBuAButtdutg66125U6USintdt6USintdt2d262362Ud=1.17U2（1+cos）φ（0o≤α≤60o）32/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注理論教學（45分（3）60o<α≤180o時鐘）或1726U2sin(t)d(t)U6d616U2sintd(t)362U布置作業（5分d則：Ud=1.17U2（1+cos）3鐘）φ所以，三相半控橋電阻性負載時：Ud=1.17U2（1+cos）φ（0o≤α≤180o）60o<α≤180oudABCABtuABuACuBCuBAuCAuCBuAButdttug33/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱習題課(第一章)課次第（7）次課課時2課型理論（）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課（√）；討論（）；其他（）通過習題課，講解典型例題和第一章作業題，解決學生作業中存在的問題，教學目標使學生進一步加深理解，鞏固所學知識。重點、難點及解決方法解決方法：講解一、例題講解二、作業講解教學基本內容及教學設計教學方法教學手段講授法互動教學課外學習安排作業改正參考資料學習效果評測課外學習指導安排教學后記34/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注35/83電力電子技術教案講稿1-5．晶閘管正常導通的條件是什么？導通后流過晶閘管的電流由什么決定？晶閘管的關斷條件是什么？如何實現？晶閘管導通及阻斷時其兩端電壓各為多大？導通條件：同時具備：（1）正相陽極電壓；（2）正相門極電壓導通后流過晶閘管的電流由負載電流（或電源和負載）決定關斷條件：流過晶閘管的陽極電流減小到維持電流以下實現方法：（1）減小陽極電壓到零或加反向陽極電壓；（2）增大負載電阻晶閘管導通時其兩端電壓為其管壓降（或近似為零）；阻斷時其兩端電壓及電源大小有關。1-8．型號為KP100-3、維持電流為3mA的晶閘管，使用在圖1-28三個電路中是否合理？為什么？（不考慮電壓、電流裕量）VTVTVT100V50KΩ150V~220V1Ω10Ω（a）（b）（c）（1）如果晶閘管導通，則流過晶閘管的電流為T，小于維持電I1.5V/50k0.03mA流，顯然不合理；（2）晶閘管承受的最大電壓為TM，超過了晶閘管的額定電壓U2202311V（300V），因此不合理；（3）如果晶閘管導通，則流過晶閘管的電流為T，超過了晶閘管的I150V/1150A額定電流（100A），因此不合理。1-9．圖1-29中陰影部分表示流過晶閘管的電流波形，其最大值均為，試計算各波I平均值、有效值及波形系數K。如不考慮安全余量，額定電流電流100Am形的電流f的晶閘管I(sint)d(t)Iπm（a）1，1，，，，，，IπI2IIsintd(t)mm2dT2ππT2π0m0IITn1.57100100A。dT1.57kf1Isintd(t)2I1I（b），IππmITI(sint)d(t)2m2dTπππmm00IITn1.57100141.1AdT1.11kfπI(sint)d(t)0.634Iπm1Isintd(t)3Im2π1（c），IπIT2dTππ3πmm3IITn1.57100118AdT1.33kf遼寧冶金職業技術學院講稿36/83電力電子技術教案講稿教學內容備注11πIsintd(t)3I（d）I，IπI(sint)2d(t)0.448Imm，，m4πdT2πT2ππmπ33IITn1.5710083.5A1.88dTkfTn1.57100IdTk1πIdT2π（I）I55.5A78.5A（e）m，，，I482.828mf1π）II，，，k（ITn1.57100（f）IIm4dT2π2dT28電阻串聯的單相半波整流電路，用直流mf1-11．100V交流電源接于一只晶閘管及電壓表測得電阻兩端電壓為40V，試求輸出直流平均電壓U、平均電流I以及晶閘dd管的控制角。解：用直流電壓表測得電阻兩端電壓就是直流平均電壓，則；UU40VddIU/R5Addd1cos2U由，可得：cos10.789，所以：38.9U0.45Ud20.45Ud221-13．某電阻負載要求0~24V直流電壓，最大負載電流I=30A，如用220V交流直d接供電及用變壓器降壓到60V供電，都采用單相半波可控整流電路，是否都能滿足要求？試比較兩種供電方案的晶閘管的導通角、額定電壓、額定電流值、變壓器二次側的功率因數以及對電源要求的容量。解：（1）U220V21cos由U0.45U知，當時，對應，所以可以滿足要求。（0~π）U（99~0）V2d2d1cos當時，由U24V得到，，。U0.45URU/I24/300.81212時，（180~121）U（0~24）Vdd2ddd所以當，晶閘管的導通角59；d1；U2U311VTm2UU1π-2π，當121時I為最大，所以，由IIsin2I84.2AT2d4πTRRd得到：I53.6A；1.57IIT（AV）TT（AV）II2121PUIU1π-2π0.306sincosU4πSUI2221π-18.51KVA2πSUIUIU2U2sin4π222Rd（2）2U60V1cos由U0.45U知，當時，對應，所以可以滿足要求。（0~π）U（27~0）Vd2d2遼寧冶金職業技術學院講稿37/83電力電子技術教案講稿教學內容1cos備注當時，由U24V得到，，所以當時，U0.45U39（180~39）2dd2；U（0~24）Vd晶閘管的導通角2；；141U2U84.85VTmπ-2UU1，當時為最大，由得到：IIIsin2391.57IIT（2d4π2πTRRAV）Td32.7A；IT（AV）II2390.685UIU1π-cosPSUIsin4π2πU2221π-sin2πSUIUIU2U23.08KVA4π222Rd1-14．某電阻負載，R=50Ω，要求U在0~600V可調，試用單相半波和單相全波兩dd種整流電路來供電，分別計算：（1）晶閘管的額定電壓、額定電流值；（2）連接負載的導線截面（導線允許電流密度j=6A/mm2）；（3）負載電阻上消耗的最大功率a）單相半波解：（1cos由d知，當時，對應，所以：，U0.45UU600VU1333.3V022d2U2U1885VTm2IT1.571.57AV）I，，IT（；；12APIR17.75KW2IU/R12AIkI18.84AdddfdRd（b）單相全波1cos由d知，當時，對應，所以：，U0.9UU600VU667V022d2；此時，k1.11fU22U1885VTm2II1，，IT（；；PIIU/R12AIkI13.32A6AR8.87KWdT21.571.572dddfdAV）R1-15．單相橋式全控整流電路，大電感負載，U=220V，Rd=4Ω，試計算當α=60o時，2輸出電流電壓的平均值。如負載端并接續流管，其Ud、Id又為多少？并求流過晶閘管和續流管的電流平均值、有效值。解：（a）無續流二極管時1；；IU/R24.75Addd；。U0.9Ucos99VII12.375A2dd2dT（b）接續流二極管時U0.9U1cos148.5Vπ-I12.375A；d；IdT；；IU/R37.125A22πd2ddd；。II12.375AπdDd遼寧冶金職業技術學院講稿38/83電力電子技術教案講稿教學內容備注1-16．單相橋式全控整流電路對恒溫電爐供電，電爐電熱絲電阻為34Ω，直接由交流220V輸入，試選用晶閘管（考慮2倍裕量，計算出額定電流、額定電壓就可以），并計算電爐功率。1cos解：已知，，由U0.9U，當0時，，則R34dU220VU198Vd22d2；，U2U311VTm2；IU/R5.82AIkI1.115.856.46AdddfdIIT11.571.57；2.9API2R1.42KWdI2T（AV）遼寧冶金職業技術學院教案39/83電力電子技術教案講稿課題名稱鋸齒波同步移相觸發電路實驗課次第（11）次課課時2課型理論（）；實驗（√）；實習（）；、實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）通過實驗，(1)加深理解鋸齒波同步移相觸發電路的工作原理及各元件的作教學目標用。(2)掌握鋸齒波同步移相觸發電路的調試方法。重點、難點及解決方法鋸齒波同步移相觸發電路的工作原理一、實驗注意事項、安全問題二、實驗內容1、實驗目的2、實驗儀器及設備3、實驗線路及原理4、實驗內容（包括接線）5、數據波形紀錄教學基本內容及教學設計三、實驗報告及思考題教學方法講授法、現場教學法教學手段實物教學法課外學習安排預習觸發電路的內容，弄清鋸齒波同步移相觸發電路的工作原理參考資料電力電子實驗指導書學習效果評測課外學習寫實驗報告指導安排教學后記遼寧冶金職業技術學院講稿40/83電力電子技術教案講稿教學內容備注實驗安全操作規程為了順利完成電力電子技術及電機控制實驗，確保實驗時人身安全及設備可靠運行要嚴格遵守如下安全操作規程：(1)在實驗過程時，絕對不允許實驗人員雙手同時接到隔離變壓器的兩個輸出端，將人體作為負載使用。(2)為了提高學生的安全用電常識，任何接線和拆線都必須在切斷主電源后方可進行。(3)為了提高實驗過程中的效率，學生獨立完成接線或改接線路后，應仔細再次核對線路，并使組內其他同學引起注意后方可接通電源。(4)如果在實驗過程中發生過流告警，應仔細檢查線路以及電位器的調節參數，確定無誤后方能重新進行實驗。(5)在實驗中應注意所接儀表的最大量程，選擇合適的負載完成實驗，以免損壞儀表、電源或負載。(6)電源控制屏以及各掛件所用保險絲規格和型號是經我們反復實驗選定的，不得私自改變其規格和型號，否則可能會引起不可預料的后果。(7)在完成電流、轉速閉環實驗前一定要確保反饋極性是否正確，應構成負反饋，避免出現正反饋，造成過流。(8)除作階躍起動試驗外，系統起動前負載電阻必須放在最大阻值，給定電位器必須退回至零位后，才允許合閘起動并慢慢增加給定，以免元件和設備過載損壞。(9)在直流電機啟動時，要先開勵磁電源，后加電樞電壓。在完成實驗時，要先關電樞電壓，再關勵磁電源。41/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注1、實驗目的(1)加深理解鋸齒波同步移相觸發電路的工作原理及各元件的作用。(2)掌握鋸齒波同步移相觸發電路的調試方法。2、實驗儀器及設備KZS-1型可控硅直流調速裝置3、實驗線路及原理鋸齒波同步移相觸發電路I、II由同步檢測、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環節組成，其原理圖如圖3-1所示。圖3-1鋸齒波同步移相觸發電路I原理圖由V3、VD1、VD2、C1等元件組成同步檢測環節，其作用是利用同步電壓U來控制鋸齒波產生的時刻及鋸齒波的寬度。由V1、V2等元件組成的恒流源T電路，當V3截止時，恒流源對C2充電形成鋸齒波；當V3導通時，電容C2通過R4、V3放電。調節電位器RP1可以調節恒流源的電流大小，從而改變了鋸齒波的斜率。控制電壓U、偏移電壓U和鋸齒波電壓在V5基極綜合疊加，從而ctb構成移相控制環節，RP2、RP3分別調節控制電壓U和偏移電壓U的大小。V6、ctbV7構成脈沖形成放大環節，C5為強觸發電容改善脈沖的前沿，由脈沖變壓器輸出觸發脈沖，電路的各點電壓波形如圖3-2所示。本裝置有兩路鋸齒波同步移相觸發電路，I和II，在電路上完全一樣，只是鋸齒波觸發電路II輸出的觸發脈沖相位及I恰好互差180O，供單相整流及逆變實驗用。電位器RP1、RP2、RP3均已安裝在掛箱的面板上，同步變壓器副邊已在掛箱內部接好，所有的測試信號都在面板上引出。42/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注4、實驗內容1)鋸齒波同步移相觸發電路的調試。2)鋸齒波同步移相觸發電路各點波形的觀察和分析。5、預習要求1)閱讀電力電子技術教材中有關鋸齒波同步移相觸發電路的內容，弄清鋸齒波同步移相觸發電路的工作原理。2)掌握鋸齒波同步移相觸發電路脈沖初始相位的調整方法。6、思考題1)鋸齒波同步移相觸發電2)鋸齒波同步移相觸發電路的移相范圍及哪些參數有關?3)為什么鋸齒波同步移相觸發電路有哪些特點?路的脈沖移相范圍比正弦波同步移相觸發電路的移相范圍要大?43/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱三相橋式全控整流電路實驗課次第（12-14）次課課時6課型理論（）；實驗（√）；實習（）；、實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）通過實驗，(1)加深理(2)了解KC系列集成觸發器的調整解三相橋式全控整流電路的工作原理。教學目標方法和各點的波形。重點、難點及解決方法電路的工作原理一、實驗注意事項、安全問題二、實驗內容1、實驗目的2、實驗3、實驗4、實驗5、數據波形紀錄三、實驗報告及思考題儀器及設備線路及原理教學基本內容及教學設計內容（包括接線）教學方法講授法、現場教學法教學手段實物教學法課外學習安排預習有關三相橋式全控整流電路的有關內容參考資料電力電子實驗指導書學習效果評測課外學習寫實驗報告指導安排教學后記44/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注1、實驗目的(1)加深理解三相橋式全控整流及有源逆變電路的工作原理。(2)了解KC系列集成觸發器的調整方法和各點的波形。2、實驗儀器及設備KZS-1型可控硅直流調速裝置3、實驗線路及原理實驗線路如圖3-13及圖3-14所示。主電路由三相全控整流電路及作為逆變直流電源的三相不控整流電路組成，觸發電路為集成觸發電路，可輸出經高頻調制后的雙窄脈沖鏈。集成觸發電路的原理可參考1-3節中的有關內容，三相橋式整流及逆變電路的工作原理可參見電力電子技術教材的有關內容。圖3-13三相橋式全控整流電路實驗原理圖四、實驗內容(1)測相序。(2)三相橋式全控整流電路五、實驗報告(1)畫出電路的移相特性U=f(α)。d(2)畫出觸發電路的傳輸特性α=f(U)。ct(3)畫出α=30°、60°、90°、120°、150°時的整流電壓U和晶閘管d兩端電壓U的波形。VT(4)簡單分析模擬的故障現象。45/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱2.4晶閘管的保護及容量擴充15）次課課型理論（）；實驗（√）；實習（）；、實教學目標目的和方法流保護的方法課次第（課時2務（）；習題課（）；討論（）；其他（）掌握晶閘管的保護及容量擴展的重點：過電壓保護的目的及方法；過電重點、難點及難點：過電流保護的方法解決方法：通過講授解決解決方法一、晶閘管的過電壓保護1、過電壓的概念；2、過電壓的分類3、過電4、過電壓保護的分類壓保護的目的；二、晶閘管的過電流保護1、過電3、過電教學基本內容流的概念；2、產生過電4、晶閘管常用的過電流保護流上升率的限制流的原因流保護裝置的任務；三、電壓及電及教學設計1、電壓上升率（du/dt）的限制；2、電流上升率（di/dt）的限制四、晶閘管的容量擴充1、晶閘管串聯和并聯的目的。2、晶閘管的串聯3、晶閘管的并聯教學方法教學手段講授法課外學習安排作業題2道；參考資料電力電子技術浣喜明高等教育出版社2004.08學習效果評測作業、上課提問、測驗方式晚自習輔導答疑課外學習指導安排教學后記46/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注一、晶閘管的過電壓保護1、過電壓的概念凡是超過晶閘管正常工作時的承受的最大峰值電TM電壓。2、過電壓的分類(1)操作過電電感性電過程引起的過電壓。壓U的電壓都稱作過壓路的開及關、整流變壓器的合閘及分閘、快速熔斷器的熔斷等(2)浪涌電壓由于雷擊等原因從電網侵入的偶然性的電壓稱為浪涌電壓。3、過電(1)使經常發生的操作過電(2)使偶然性的浪涌電壓限制在器件的斷態和反向不重復峰值電壓以下。4、過電壓保護的目的壓限制在器件額定電壓U以下。Tn壓保護的分類按保護部位可分為以下三種，具體保護見書(1)晶閘管關斷過電(2)交流側過電(3)直流側過電二、晶閘管的過電流保護1、過電壓及其保護（器件保護）壓及其保護壓及其保護流所謂過電流就是流過整流元件的電流大大超過其正常的工作電流。2、產生過電流的原因晶閘管裝置出現的元件誤導通或失敗以及傳動裝置生產機械過載及機械故障引起電擊穿，可逆傳動系統中產生環流、逆變機堵轉等。3、過電流保護裝置的任務就是當電路一旦出現過電流，能在元件還沒燒毀之前，迅速的把過電流現象消除。4、晶閘管常用的過電流保護有以下五種（1）在直流進線中串接電抗器（稱交流進線電抗）或采用漏抗較大的變壓器。作用：限制短路電流。缺點：損耗較大的電壓降。（2）過電流繼電器保護作用：保護由于機械過負載引起的過電流。缺點：動作慢（需幾百毫秒）（3）限流及脈沖移相保護作用：交流測設置電流檢測裝置，利用過電流信號，去控制觸發器，使觸發脈沖快速后移或瞬時停止脈沖，從而使晶閘管立即阻斷，抑制了過電流。47/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注（4）直流快速開關。用途：大中容量的設備以及經常逆變的情況，開關動作時間為2ms。（5）快速熔斷器。作用：適用于短路保護場合，是防止晶閘管過流損壞的最后一種措施，斷流時間在20ms。各種保護接法如書上所示。5、快熔的連接方法。（1）交流測快熔。（2）器件串聯快熔.（3）直流測的快熔.圖如書上所示。6、選擇及晶閘管串聯的快熔時應注意。（1）快熔的額定電壓應大于線路正常工作電壓的有效值。（2）快熔的額定電流應按下式迭取。1.57IT(AV)IIRDTIT:晶閘管實際工作電流的有效值。IRD:熔體的額定電流三、電壓及電流上升率的限制1、電壓上升率（du/dt）的限制2、電流上升率（di/dt）的限制四、晶閘管的容量擴充1、晶閘管串聯和并聯的目的。晶閘管的容量擴充（35分鐘）在高電壓、大電流的電路中，如果一個晶閘管無法承受此高電壓、大電流，則可采用串聯和并聯，以滿足要求。2、晶閘管的串聯（1）串聯的目的當單個晶閘管的額定電壓無法滿足高電壓電路要求，可選用幾個晶閘管串聯，以滿足要求。（2）均壓的概念及原因。（3）均壓的具體措施及原理。晶閘管并聯（小）電阻。VT2VT1RjRj式中：UTn—晶閘管額定電壓有效值。IDR—斷態重復平均電流。IDR近似為漏電流峰值。48/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注3、晶閘管的并聯（1）并聯的目的。當單個晶閘管的額定電流不能滿足大電流的要求，但電壓可以滿足，此時可采用晶閘管的并聯以滿足要求。（2）均流的概念及原因。（3）均流的具體措施。a.電阻均流。串聯電阻（大）總結（3分鐘）VTR1+-VT2Rb.電抗均流用一個均流電抗接在并聯晶閘管電路中。均流的原理是利用電抗中壓升高，另一個元件的電壓減小，以達到并聯晶閘管電流分配基本上均勻。感應電動勢的作用，使一個元件的電IVT11+_VT2I249/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院教案課題名稱習題課（第二章）課次第（16）次課課時2課型理論（）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課（√）；討論（）；其他（）通過習題課，講解典型例題和第二章作業題，解決學生作業中存在的問題，教學目標使學生進一步加深理解，鞏固所學知識。重點、難點及解決方法解決方法：講解一、例題講解二、作業講解教學基本內容及教學設計教學方法講授法教學手段互動教學課外學習安排作業改正參考資料學習效果評測課外學習指導安排教學后記50/83電力電子技術教案講稿遼寧冶金職業技術學院講稿教學內容備注2-1、帶電阻性負載三相半波可控整流電路，如觸發脈沖左移到自然換相點之前15路工作情況，畫出觸發脈沖寬度分別為10o和20o時負載兩端的ud波形。o處，分析電u2u2tt2-2、帶電阻性負載三相半波可控整流電路，當A相VT1管無觸發脈沖時，試畫出α=15o、α=60o兩種情況下的ud波形，并畫出α=60o時B相VT2管兩端電壓uT2波形。u2tu2tuT2uBCuBt51/83電力電子技術教案講稿教學內容備注52/83電力電子技術教案講稿2-6、現有單相半波、單相橋式、三相半波三種可控整流電路帶電阻性負載，負載電流Id=40A，問流過晶閘管的平均電流、有效電流各為多大？解：單相半波：IdT=Id=40A；IT=I=kfId=1.57*40A=62.8A單相橋式：IdT=Id/2=20A；IT=1I=12kfId=31.4A2三相半波：IdT=Id/3=13.3A；IT=1I=23.5A（I=U/Rd）32-8、下圖為二相零式可控整流電路，直接由三相交流電源供電，試求：（1）畫出晶閘管控制角α=0o、α=60o的ud波形；（2）A相晶閘管的移相范圍；（3）導出Ud的計算公式；（4）Udmax及Udmin各為多少？ABCO380V/220VVTVDudRd解：u2=0Otu2=60Ot（2）晶閘管的移相范圍為0o~150oU2Ud2(13cos)（3）當0o120o時：2U2Ud2[233sin()]當<120o時：23教學內容備注53/83電力電子技術教案講稿2U2(23)2（4）當=0o時，U最大，為：Uddmax當=150o時，U最小，為：d2-9三相全控橋式整流電路，L=0.2H，Rd=4Ω，要求U在0~220V之間變化，試dd2）晶閘管的額定電壓求：（1）整流變壓器二次線電壓（不考慮控制角裕量）；（2倍裕量）；（3）變壓器二次電流有效值I2；（4）計算變壓器二S；、額定電流值（考慮次側容量2因為所以為大電感性負載L62.84解：（1）d當0時，得到94V；UU2.34UcosU220V22d（2）Tm；U(2~3)UTn；考慮2倍裕量時，；U2U450.7VTnTmU6U225.4V2φTm(1.5~2)ITmI2II2T(AV)I由I考慮2倍裕量時，；；T(AV)40.5A；TmTm1.571.571.57T(AV)（3）；（4）S3UI12.66KV.A222遼寧冶金職業技術學院教案54/83電力電子技術教案講稿課題名稱第三章有源逆變3.1有源逆變的工作原理課次第（17）次課課時2課型理論（√）；實驗（）；實習（）；、實務（）；習題課（）；討論（）；其他（）了解逆變的分類及有源逆變的應用；掌握有源逆變的工作原理，實現有源教學目標逆變的條件，逆變顛覆及防止措施，對逆變角的限制；重點掌握常用晶閘管有源逆變電路的工作原理、波形分析。重點、難點及重點：有源逆變工作的工作原理，逆變狀態的顛覆現象及原